長(zhǎng)江中下游河道整治研究與實(shí)踐

唐湘茜

“長(zhǎng)江中下游河道整治研究與實(shí)踐”項(xiàng)目由長(zhǎng)江水利委員會(huì)長(zhǎng)江科學(xué)院、長(zhǎng)江勘測(cè)規(guī)劃設(shè)計(jì)研究有限責(zé)任公司、武漢大學(xué)共同完成。項(xiàng)目主要完成人為盧金友、余文疇、侯衛(wèi)國(guó)、夏軍強(qiáng)等。

1990年以來(lái)。項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)針對(duì)長(zhǎng)江中下游河道整治中涉及的復(fù)雜水沙運(yùn)動(dòng)與河床演變、整治技術(shù)等關(guān)鍵科技問(wèn)題，在國(guó)家科技支撐計(jì)劃、自然科學(xué)基金等項(xiàng)目支持下，持續(xù)了近30年聯(lián)合攻關(guān)，在河道水沙運(yùn)動(dòng)基本理論、河道演變規(guī)律和河道整治技術(shù)方面取得了一系列創(chuàng)新性成果。項(xiàng)目研究成果出版專(zhuān)著10部。發(fā)表學(xué)術(shù)論文350余篇，其中SCI/EI檢索100余篇，編寫(xiě)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)2部、行業(yè)規(guī)程5部，制定長(zhǎng)江中下游護(hù)岸工程設(shè)計(jì)規(guī)范性文件3項(xiàng)，獲國(guó)家發(fā)明專(zhuān)利10項(xiàng)、實(shí)用新型專(zhuān)利7項(xiàng)，軟件著作權(quán)2項(xiàng)，培養(yǎng)國(guó)家及省部級(jí)高級(jí)人才7人與一批高級(jí)治江科技骨干人才。該項(xiàng)目獲2018年水利部大禹水利科學(xué)技術(shù)一等獎(jiǎng)。

（1）系統(tǒng)研究了長(zhǎng)江中下游河道寬級(jí)配床沙輸移和分汊河道水沙運(yùn)動(dòng)規(guī)律。通過(guò)試驗(yàn)與理論研究揭示了不連續(xù)寬級(jí)配床沙輸移具有不同于連續(xù)寬級(jí)配床沙的間斷性和跳躍性的規(guī)律。構(gòu)建了不連續(xù)寬級(jí)配泥沙起動(dòng)與輸沙率計(jì)算公式。系統(tǒng)揭示了順直、彎曲及鵝頭形分汊河道的水沙運(yùn)動(dòng)規(guī)律，確定了分流區(qū)沖淤基本平衡的臨界流量;揭示了汊道沖淤對(duì)來(lái)水來(lái)沙變化的響應(yīng)機(jī)理并建立了相應(yīng)的計(jì)算公式。解決了分汊河道主支漢演變定量預(yù)測(cè)的技術(shù)難題。

（2）深入揭示了水沙變化條件下長(zhǎng)江中下游不同類(lèi)型河道演變規(guī)律。提出了表征河道平面形態(tài)的特征參數(shù)以及區(qū)分單一河段、分漢河段不同亞類(lèi)的河型判據(jù);通過(guò)試驗(yàn)研究和原型觀測(cè)揭示了三峽水庫(kù)運(yùn)用后中下游不同類(lèi)型河道演變新特征;揭示了不同類(lèi)型（上部粘性土層較厚、上部粘性土層較薄）二元結(jié)構(gòu)河岸崩塌機(jī)理;建立了考慮近岸水沙運(yùn)動(dòng)、岸坡土體力學(xué)特性等主要因素的二元結(jié)構(gòu)河岸崩塌過(guò)程模擬方法。實(shí)現(xiàn)了河床沖淤與二元結(jié)構(gòu)河岸崩退過(guò)程的同步模擬。

（3）全面攻克了長(zhǎng)江中下游河道整治系列關(guān)鍵技術(shù)。提出了不同河型河道優(yōu)良河勢(shì)控制參數(shù)：攻克了5類(lèi)不同整治目標(biāo)（防洪航運(yùn)、城市河段生態(tài)環(huán)境保護(hù)和綜合利用、汊道分流調(diào)控、潮汐河段洲灘穩(wěn)定和岸線綜合利用、抑制河床下切）的河道整治關(guān)鍵技術(shù);研發(fā)了多種護(hù)岸工程新技術(shù)，提出了護(hù)岸工程設(shè)計(jì)準(zhǔn)則及方法，形成了長(zhǎng)江中下游護(hù)岸工程技術(shù)規(guī)范性文件。

該項(xiàng)目有力支撐了長(zhǎng)江流域綜合及相關(guān)專(zhuān)項(xiàng)規(guī)劃編制、洪水調(diào)度方案和三峽水庫(kù)優(yōu)化調(diào)度方案制定、以及防汛搶險(xiǎn)和河道管理，規(guī)范了河道整治工程設(shè)計(jì)，提高了工程整治工程效果，提升了河道管理水平，在長(zhǎng)江中下游重點(diǎn)河段河勢(shì)控制及荊江、武漢、南京、鎮(zhèn)揚(yáng)等20多個(gè)河段整治工程的設(shè)計(jì)、施工及運(yùn)行管理中得到廣泛應(yīng)用。在保障河勢(shì)穩(wěn)定、防洪安全、航道暢通及水沙和岸線資源利用中發(fā)揮了重要作用。部分成果被（GB50286-2013）《堤防工程設(shè)計(jì)規(guī)范》和（GB50707-2011）《河道整治設(shè)計(jì)規(guī)范》等國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)采納，項(xiàng)目核心成果在長(zhǎng)江、黃河及淮河等流域90項(xiàng)工程實(shí)踐中得到應(yīng)用，并支撐形成19項(xiàng)二次成果。項(xiàng)目應(yīng)用在長(zhǎng)江干流上的典型工程案例如下

（1）界牌河段綜合治理工程

以防洪航運(yùn)為主要整治目標(biāo)的“基于防洪安全的岸線控導(dǎo)技術(shù)+改善航道條件的低灘航槽調(diào)控技術(shù)”，應(yīng)用于界牌河段綜合治理工程中，工程實(shí)施后河勢(shì)得到有效控制，以往過(guò)渡段深泓大幅上提下移現(xiàn)象得以明顯抑制，主流頂沖點(diǎn)位置基本穩(wěn)定，防洪能力大幅提升，同時(shí)，過(guò)渡段航道條件明顯改善，新堤夾分流比有所增大，防洪問(wèn)題得到有效解決，通航條件明顯改善，達(dá)到了預(yù)期的效果。

（2）龍王廟險(xiǎn)段整治工程和漢口江灘綜合治理工程

以城市河段生態(tài)環(huán)境保護(hù)和綜合利用為主要整治目標(biāo)的“多級(jí)灘槽疏填結(jié)合下防洪與生態(tài)環(huán)境雙改善的綜合整治技術(shù)”，應(yīng)用于武漢等多個(gè)沿江城市河段的整治實(shí)踐，如武漢河段龍王廟險(xiǎn)段整治工程實(shí)施后，徹底解決了龍王廟險(xiǎn)段兩江交匯處岸腳淘刷嚴(yán)重和年年出險(xiǎn)、年年加固的突出防洪問(wèn)題。改善了武漢河段的防洪航運(yùn)條件和兩江四岸的景觀環(huán)境。武漢市漢口江灘綜合治理工程實(shí)施后，有力地整治了漢口江灘的防洪條件，極大地改善了江灘的環(huán)境，為中心城區(qū)的市民提供了一個(gè)綠色親水空間和文化休閑樂(lè)園，實(shí)現(xiàn)了人與自然協(xié)調(diào)治水的新思路和可持續(xù)發(fā)展的要求。使武漢成為國(guó)內(nèi)外城市河段治理的典范。

（3）馬鞍山、鎮(zhèn)揚(yáng)分汊河道治理工程

以汊道分流調(diào)控為主要目標(biāo)的“節(jié)點(diǎn)、洲頭位置和灘體形態(tài)協(xié)同控制與汊道分流調(diào)控技術(shù)”。成功應(yīng)用于馬鞍山、鎮(zhèn)揚(yáng)等分汊河段整治。其中主汊動(dòng)深水（60m水深。2-3m/s流速）潛壩控流整治技術(shù)成功應(yīng)用于長(zhǎng)江下游鎮(zhèn)揚(yáng)河段和暢洲汊道分流調(diào)控整治工程，并攻克了壩體選材、壩工結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、施工與防護(hù)技術(shù)難題，工程實(shí)施后有效扭轉(zhuǎn)了和暢洲左汊快速發(fā)展的態(tài)勢(shì)。